FMT per sradicare la colonizzazione intestinale da parte di Enterobacteriaceae resistenti ai carbapenemi (FMT_CRE)

La resistenza agli antibiotici (AR) è una minaccia critica per la salute pubblica e una delle più grandi sfide del 21° secolo. In una stima del 2019, nel 2015 in Europa si sono verificate quasi 700.000 infezioni e 33.000 decessi attribuibili a batteri multifarmacoresistenti (MDRB). Nonostante gli interventi specifici, comprese le misure di gestione degli antibiotici e i programmi di sorveglianza dell'AR, questo onere è quasi raddoppiato dal 2007 ed è più alto per le infezioni causate da batteri intestinali. Il tratto gastrointestinale è un grande serbatoio di MDRB e il microbiota intestinale può ospitare una raccolta di geni AR, chiamati resistomi intestinali. Vi sono prove crescenti che il microbiota intestinale sano può prevenire la colonizzazione di MDRB attraverso meccanismi di resistenza alla colonizzazione, tra cui competizione, produzione di peptidi antimicrobici, regolazione immunitaria. Tuttavia, questo meccanismo protettivo può essere compromesso da terapie che alterano il microbiota intestinale (ad es. antibiotici). Il ripristino del microbiota intestinale sano mediante trapianto di microbiota fecale (FMT) può portare all'eradicazione dei batteri resistenti agli antibiotici. Dopo essere diventato un trattamento standard per l'infezione da Clostridioides difficile, l'FMT è stato studiato in diversi disturbi e rapporti preliminari non randomizzati suggeriscono che potrebbe essere un'opzione terapeutica promettente per eradicare l'MDRB, ma le prove stabilite, così come i meccanismi alla base di questo percorso terapeutico, sono ancora non disponibile. Ipotizziamo che 1) FMT da donatori con presenza limitata di geni AR possa essere più efficace del placebo nell'eradicare MDRB intestinale (concentrandosi su Enterobacteriaceae resistenti ai carbapenemi) e 2) le caratteristiche microbiche di donatori e pazienti possono essere associate in modo riproducibile all'efficacia clinica e alla clearance dei geni AR. I nostri risultati apriranno la strada allo sviluppo di terapie efficaci e mirate basate sul microbioma contro MDRB, alleviando l'onere dell'AR, con notevoli benefici per i sistemi sanitari.

Gli obiettivi estesi di questo studio sono:

• Per identificare i donatori FMT con presenza limitata di geni AR e conservare le feci per FMT
• Valutare l'efficacia dell'FMT nell'eradicare le MDRB intestinali (Enterobacteriaceae resistenti ai carbapenemi) e raccogliere campioni di feci per l'analisi multi-omica
• Caratterizzare il microbioma fecale (batterioma, viroma, micobioma), resistoma, di donatori e pazienti prima e dopo FMT, per associare i profili microbici alla clearance dei geni AR e all'efficacia clinica e identificare le caratteristiche microbiche che lo influenzano

I ricercatori condurranno uno studio clinico monocentrico controllato con placebo, randomizzato in doppio cieco di FMT da donatore vs FMT con placebo in portatori di CRE I pazienti saranno reclutati tra quelli riferiti all'ambulatorio di malattie infettive della Fondazione Policlinico Universitario "A. Gemelli". I pazienti con tutti i criteri di inclusione e nessuno dei criteri di esclusione (dettagliati nella sezione specifica di questo sito Web) saranno presi in considerazione per questo studio.

Prima della randomizzazione, i dati demografici saranno raccolti dal personale delle malattie infettive. Inoltre, i pazienti ripeteranno il tampone rettale e la coltura delle feci.

Inoltre, ai pazienti verrà richiesto di fornire campioni di feci da raccogliere in un contenitore sterile e sigillato e conservato a -80 ° C per la valutazione metagenomica del microbioma intestinale e la valutazione del meta-trascrittoma da parte del personale di microbiologia.

Dopo le valutazioni di base, i pazienti verranno assegnati in modo casuale a uno dei seguenti bracci di trattamento:

• Donatore FMT (D-FMT)
• Placebo FMT (P-FMT) I pazienti in entrambi i gruppi saranno sottoposti a una singola procedura FMT mediante colonscopia. Ogni paziente nel gruppo FMT del donatore riceverà le feci da un singolo donatore. Placebo FMT sarà composto da 250 ml di acqua.

I donatori saranno reclutati tra individui sani, seguendo le linee guida internazionali e secondo la nuova raccomandazione imposta dalla riorganizzazione del trapianto di microbiota fecale durante la pandemia di COVID-19. Solo i donatori con una storia di uso limitato di antibiotici (<5 cicli di antibiotici inferiori a 10 giorni) saranno scelti per l'analisi del resistoma e verranno infine arruolati solo i tre donatori con il tasso più basso di geni AR. Ad ogni donatore verrà chiesto di donare frequentemente (>7 aliquote/donatore) e in un lasso di tempo limitato (3 mesi) per ridurre al minimo il rischio di cambiamenti nei geni AR intestinali. Saranno esclusi i donatori selezionati che si sottoporranno a terapie antibiotiche entro il periodo di donazione.

Saranno arruolati trentasei pazienti con colonizzazione intestinale da CRE, in base al calcolo della dimensione del campione. Il consenso informato sarà raccolto da tutti i pazienti. Al basale, verranno raccolti campioni di feci per l'analisi multi-omica. I pazienti verranno quindi randomizzati a FMT colonscopico o placebo e saranno seguiti alla settimana 1, 4 e 12 dopo i trattamenti. Ad ogni visita verranno sottoposti a visita clinica e tampone rettale per CRE, e verranno raccolti e conservati campioni di feci per l'analisi multi-omica.

I risultati dello studio sono dettagliati nell'apposita sezione di questo sito web.

L'analisi statistica verrà eseguita sia in base all'intenzione di trattare che per protocollo. Le differenze tra i gruppi saranno valutate con un test della somma dei ranghi di Wilcoxon a due code per i dati continui e con il test della probabilità esatta di Fisher (utilizzando i P-value a due code) per i dati categorici.

Per l'analisi del microbioma, le differenze statistiche tra le medie di gruppo saranno calcolate utilizzando un Wilcoxon-Rank Sum Test a due code, attraverso il pacchetto software statistico R (R Core Team, Vienna, Austria).

I modelli di apprendimento automatico verranno utilizzati per identificare e caratterizzare in modo riproducibile i profili dei rispondenti e dei non rispondenti. In particolare, in un ambiente Python 3.9 utilizzando scikit-learn (ver. 0.22.1), due algoritmi ML non supervisionati, vale a dire K-means e Agglomerative Hierarchical Clustering, verranno utilizzati per creare cluster di pazienti basati sulle caratteristiche del microbioma di base, al fine di valutare se il ML può identificare profili di microbioma distinti associati alla risposta clinica e ai cambiamenti nei livelli di AR.